Trådløs kraftoverførsel: en vanskelig historie med at blive

Fra en lang liste med fantastiske tekniske ideer realiseret i dag er det kun drømmen om trådløs transmission af elektrisk energi, der fortsat er utilgængelig. Detaljerede beskrivelser af energistråler i science fiction-romaner driller ingeniører med deres åbenlyse behov, og samtidig den praktiske umulighed ved implementering. Men situationen ændrer sig gradvist til det bedre.

Fra starten af ​​opdagelsen af ​​elektricitet var der et problem med dens transmission til den endelige forbruger. Udviklingen i industriel produktion har ført til en kraftig stigning i efterspørgslen efter elektricitet. Ledninger og poler i elektriske transmissionslinjer er blevet et integreret element i landskaber. Men kun specialister ved, hvor mange penge og kræfter der bruges på at opretholde disse linjer i funktionsdygtig tilstand, og hvor meget energi der går tabt i dem.

Fossile ressourcer er gradvist ved at løbe ud, og problemer med energiforsyning presser hårdt på energidøren. Det moderne menneskelige samfund er kommet ind i tidsforskningen i rummet, så vores synspunkter henvender sig til den åbenlyse kilde til uudtømmelig energi - Solen. I milliarder af år udsender denne termonukleare reaktor fantastiske mængder energi, hvoraf en lille del ville være tilstrækkelig for menneskeheden i mange år. Men et ”lille” problem: hvordan overføres den modtagne energi til forbrugeren på Jorden?

Fra dette øjeblik begynder en seriøs diskussion om mulighederne for at gøre menneskeheden tilfreds med ubegrænsede ressourcer. Indtil videre er der to måder at løse problemet på listen over moderne rumteknologiske værktøjer. Den ene er relateret til overførsel af laserstråler til jordmodtagende terminaler. Andet - med mikrobølgeenergioverførsel.

Laserenergioverførsel støder på flere grundlæggende vanskeligheder. Den første er relateret til effektiviteten af ​​den primære konvertering af solstråling til sammenhængende laserstråling. Og det andet hviler på effektiviteten af ​​energioverførsel fra rummet til Jorden. På det første problem er der sket fremskridt: Forskere fra Japan rapporterede omregning af solenergi til laserstråling med en effektivitet på 42%. Men overførslen af ​​energi til overfladen involverer en række opgaver, der er vanskelige at løse.

Dæmpning af en laserstråle, hvis diameter ved jordoverfladen kan være hundreder af meter. Dens intensitet afhænger af vejrforholdene, nøjagtigheden af ​​at pege på modtagerterminalen og endda massen af ​​parametre. Flyvende fly eller flokke af fugle fanget i en strømstråle vil fordreje eller svække dens magt. Hvis en sådan hændelse ikke bliver bemærket for et fly, vil fuglene lide betydeligt: ​​strålingsintensiteten nær jordoverfladen vil være titalls gange mere kraftfuld end middagssolen.

Den anden måde at overføre energi på er mikrobølgebølger med frekvenser fra 2,4 til 5,8 GHz. Der er et atmosfærisk "vindue", hvor dæmpningen af ​​energi er minimal. Men den modtagende del af energien er meget kompliceret og kræver udvikling af moderne antennekomponenter. Ifølge forskere kræves der en transmissionsantenne, der er 1 km i størrelse og en modtagerantenne, der er 10 km over en højde på 36.000 km (geostationær bane). Sådanne faciliteter i den nærmeste fremtid for menneskeheden har ikke råd.

I denne situation begyndte fremskridt på den anden side. Udviklingen af ​​moderne kommunikationsenheder og mobile computerenheder har krævet hyppig genopladning af deres batterier. I princippet udgør dette ikke et bestemt problem, især når du har et eller to sådanne enheder. Men hvis der er snesevis af dem i familien eller på kontoret, er den kontinuerlige søgning efter opladningsenheder, der er kompatible med produkter, distraherende og irriterende.

Ifølge rygtene var det denne omstændighed, der fik Marina Solyachich, en medarbejder ved University of Massachusetts, til Ideen om en måde at overføre energi uden ledninger. Efter at signalet om en udladet mobiltelefon vækkede ham flere gange midt på natten, besluttede han at alvorligt tackle problemet oplad trådløst dine mobile enheder.

Resultatet er helt ny teknologi til overførsel af energi fra netværket til mobile enheder. Metoden består i resonanskobling ved hjælp af magnetfeltet til modtageren og transmitteren. Bag et uforståeligt navn og ikke mindre uklar mekanisme (metoden er patenteret og holdt hemmelig) er der skjult en metode til energioverførsel uden ledere med en effektivitet på mere end 40%. Teknologien kaldes «WiTricity».

Princippet for drift af teknologi til energioverførsel uden ledninger "WiTricity"

Trådløs oplader til WiTricity mobiltelefon

Ifølge forfatterne af opfindelsen er dette ikke en "ren" resonans af de tilsluttede kredsløb og er det heller ikke Tesla Transformer, med induktiv kobling. Energioverførselsradius i dag er lidt mere end to meter i fremtiden - op til 5-7 meter.

Lignende teknologier er feberligt udviklet af andre virksomheder: Intel har demonstreret sin teknologi WREL med energieoverførselseffektivitet op til 75%. I 2009 demonstrerede Sony driften af ​​et fjernsyn uden en netværksforbindelse.

Teknologidemonstration WiTricity:

Intel WREL trådløs teknologi demonstration:

Kun en omstændighed er alarmerende: uanset transmissionsmetoden og tekniske tricks, bør energitætheden og feltstyrken i værelserne være tilstrækkelig til at drive enheder med en effekt på flere titalls watt.

Ifølge udviklerne selv er oplysninger om de biologiske effekter på mennesker af sådanne systemer endnu ikke tilgængelige. I betragtning af det nylige udseende og en anden tilgang til implementering af energitransmissionsenheder er sådanne undersøgelser endnu ikke kommet, og resultaterne vises ikke snart. Og vi kan kun indirekte bedømme deres negative virkning. Noget igen forsvinder fra vores hjem, såsom kakerlakker.

Uden at forsøge at gå i dybden med vanskelighederne med energioverførselsteknologier, kan vi sige, at trådløse energioverføringsenheder i en nær fremtid i en nærmeste fremtid vil blive en realitet. Du kan se tv, bruge en computer og oplade mobile enheder uden at bekymre dig om tilstedeværelsen af ​​ledninger og stikkontakter.

Men vi startede med transmissionsproblemer ikke på titusinder og hundreder af watt, men med mere alvorlige kapaciteter. Desværre i dag Den bedste præstation i denne retning er pilotoverførslen af ​​30 kilowatt strøm over en afstand af 2 kilometer (1 mil). Denne begivenhed skete tilbage i 1975, og siden da er der ikke gjort nogen alvorlige fremskridt. I de kommende årtier bør man derfor ikke forvente et gennembrud inden for trådløs energitransmission. Science fiction kan sove indtil videre.

Comments

[#1 Philip]

Jeg kunne godt lide det. Jeg vidste ikke, at der allerede eksisterede trådløse strømtransmissionsteknologier i virkeligheden. Jeg troede før, at det var rent fantastisk.

[#2 Shura]

Og jeg kunne godt lide det. Det virker urealistisk, at der allerede findes trådløs strømtransmission.
Fiktion bliver en realitet. Det er svært at forestille sig, hvad der venter os næste.

[#3 Egor]

wow! vidste ikke, hvor interessant :-)

[#4 HP Veer]

Jeg købte en HP Veer-telefon til min kone - så han har en magnetisk / induktiv ladning, sætter telefonen på båndvognen - han oplader - ingen ledninger til telefonen.
Men selvfølgelig ville afstanden i millimeter, en meter eller to være meget mere praktisk))

[#6]

Vasily Anatolyevich, tager fejl. Denne metode til energioverførsel blev implementeret for næsten 140 år siden af ​​den italienske fysiker Carlo Matteuchi, og den var ved hjælp af plane spiralspiraler. Kilden til energi var først udledningen af ​​en Leyden-dåse og derefter Rumkorf-spolen.

Hvad er beskrevet i den russiske udgave af Fuld kursus i fysik redigeret af prof. Gano. Jeg kan give både originalen og sidescanningen.

[#7 grå]

I dag realiseres ideen gennem overførsel af energi på grund af de fysiske fænomener ved elektromagnetisme, der er derivater eller beslægtede. Overførsel af energi med højfrekvente strømme gennem magnetisme er dødbringende for mennesker og vil på alle måder være skjult i udviklingen af ​​nye teknologier. Alle bølger, der bærer en brøkdel af energien i sig selv, er et materielt objekt, og med den samme succes kan du skyde en pistol, der gør en kugles kinetiske energi til det, du har brug for. Udjævning af de skadelige virkninger af "transmissionstier" er den vigtigste opgave for trådløs energi, og selve transmissionen er sekundær ...

[#8 Michael]

Jeg er enig med Sery, der er nok mikrobølger, der lyder fulde, selvom vi ikke føler det, kraftledninger er også meget skadelige. Når du bor ved siden af ​​dem i nærheden af ​​50 meter, kan du nemt blive skaldet. Alt udstråler. Nå, induktionskogeplader er bestemt mindre skadelige, da de påvirker metal. Jeg ser ikke noget godt i teknologien til mobiltelefonafgifter. Det er meget mere praktisk at have opladning med et delt batteri. Dette og stikkontakten er ikke nødvendigt. Med hensyn til byerne ser det ud til, at den bedste løsning anvendes i Tyskland ... Der installerer alle et lille kraftværk, vindmøller eller solcellepaneler i deres område. Alt dette forbeholdes f.eks. Batterier i kælderen. Og hvis du ikke er derhjemme, eller hvis du ikke bruger meget elektricitet, opkræver det overskydende reserverne, og det overskydende går til det generelle netværk. Folk betaler også ekstra for dette. Som et resultat får vi mange fordele, det er et afbalanceret strømforsyningsnetværk, hvor der ikke er store overbelastninger, transmissionstab af elektronisk reduceres. Ejeren betaler mindre og bruger mindre. Og dette er i modsætning til atomkraftværker, når der genereres en enorm mængde energi på et tidspunkt, der skal fordeles jævnt og mister meget. Og affaldet er minimalt.

[#9]

Elektromagnetisk smog er farlig for bier, fugle, dyr, planter, mennesker - denne stråling forårsager mutationer, fremtiden hører til bærbare brændselsfri generatorer.

[#10]

Alt, hvad der er beskrevet i artiklen og i kommentarerne, er mig velkendt. Jeg følger nøje udviklingen af ​​teknologi og prøver ikke at gå glip af en enkelt nyhed. Der er egne ideer, det er bare en skam, at jeg er frataget muligheden for at teste dem i praksis. For eksempel en sådan idé. Vi har alle set lynet mere end én gang, og vi ved, at enorme strømme på hundreder af tusinder eller endda millioner ampere strømmer i luften i kanalen med en gnistudladning. Dette betyder, at luft under særlige forhold er i stand til at passere gennem den en enorm kraft af elektricitet. For dette skal du bare oprette en ioniseret kanal i luften. Og at skabe det med nutidig teknologiudvikling er ikke så hårdt, som det ser ud til. Til dette skal du bruge en laserstråle, der fungerer i den ultraviolette eller endda inden for røntgenområdet for stråling, dvs. en laserstråle, der passerer gennem luften, skal skabe en ioniseret kanal. Overførsel af energi fra det ydre rum til Jorden på denne måde fungerer naturligvis ikke, men udskiftning af kablede strømledninger - hvorfor ikke?

Ja, her er en anden ting, jeg vil tilføje. Hvad angår elektromagnetisk smog, ser det ud til, at en person kan tilpasse sig noget.Vi er ikke kakerlakker, vi lever midt i stråling, og vi ville tygge på alt. Personligt er jeg i denne henseende et levende eksempel. Nu er jeg 67 år gammel, og næsten al min arbejdserfaring i USSR beskæftigede jeg mig med mikrobølgeudstyr, og strømmen var til tider meget betydelig (op til 40 kW pr. Puls). Han arbejdede i et skærmkamera (slet ikke for at beskytte nogen mod stråling, men for at forhindre fjender i at vide, hvilke frekvenser vi arbejder på). I skærmkameraet modtog vi forresten meget mere stråling, end hvis vi arbejdede i åbent rum. Og på trods af alt dette blev jeg ikke engang skaldet.

[#11]

Det er muligt at transmittere energi uden ledninger ved en bølge, der er i stand til at udbrede sig i rummet - lyd, lys, magnetisk med efterfølgende invers transformation til elektrisk strøm.

[#12 Jury]

I sig selv er det elektromagnetiske felt ikke særlig velegnet til at overføre store ladninger over lange afstande uden den tilsvarende "leder" (kabel, laserstråle osv.). Det er heller ikke let at indsamle solens energi og konvertere den til elektricitet. Effektiviteten i alle kendte tilfælde er ikke særlig høj, hvilket betyder, at forbrugeren betaler både for selve den elektriske energi og for dets tab, hvilket udgør en betydelig del. Det er mest effektivt at konvertere energien fra et ikke-elektromagnetisk felt (et felt med en højere grad af orden) til elektromagnetisk. I dette tilfælde vil transmissionsomkostningerne falde med en størrelsesorden, og følgelig vil omkostningerne til kW falde.